Các enzym tiêu hóa protein pepsin, trypsin, chymotrypsinthủy phân trong thức ăn không có vai trò trong sự đổi mới protein trong cơ thể.Sự đổi mới protein là sự thoái hóa protein thành pe
NỘI DUNG
ĐẠI CƯƠNG VỀ CHUYỂN HÓA PROTEIN
1.1 Nhu cầu và nguồn gốc protein
Mỗi ngày cơ thể cần khoảng 30-COOH của các acid amin60g protein Lượng protein dùng để:
+ Tổng hợp protein cấu trúc và chức năng: collagen, myosin.
+Tổng hợp protein có hoạt tính sinh học: enzym, hormon…
+ Tổng hợp một số chất có hoạt tính sinh học: histamin, serotonin,
+ Cung cấp 12% tổng năng lượng cho cơ thể (1g protein khi oxy hoá hoàn toàn cho ra 4,1 Kcal)
-COOH của các acid amin Protein thuần (protein đơn giản): là các protein khi thủy phân cho các acid amin thường gặp, ví dụ: albumin, globulin, protamin, histon.v v
Axit amin thiết yếu phải được cung cấp cho cơ thể thông qua thức ăn vì cơ thể không thể tự tổng hợp được Những axit amin này có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học, bao gồm tổng hợp protein, sản xuất hormone và vận chuyển chất dinh dưỡng.
-COOH của các acid amin Acid amin nội sinh: tổng hợp được trong cơ thể, do protein của tế bào bị thủy phân thành các acid amin, gọi là các acid amin nội sinh.
- Nguyễn Trung Kiên (2022), Hóa Sinh, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội, trang184.
- Nguyễn Ngọc Trung Dung, Nguyễn Thanh Huy (2016), Giáo trình Hóa
Sinh, Trường Đại Học Tây Đô, Cần Thơ, trang 82.
1.2.1 Sự thủy phân protein ngoại sinh (sự tiêu hóa protein)
Quá trình tiêu hóa bắt đầu ở dạ dày Dạ dày bài tiết HCl và pepsin, pH rất acid (1-COOH của các acid amin 2) nên các protein có cấu trúc bậc 2, 3, 4 bị phá vỡ, protein bị phân giải
Pepsinogen trong dịch vị dạ dày bị acid clohydric HCl hoạt hóa thành pepsin hoạt động có tác dụng thủy phân đặc hiệu liên kết của acid amin thơm và acid amin tạo thành các peptid ngắn hơn Các peptid này sau đó được đưa xuống ruột non Khi xuống đến ruột non có độ pH kiềm thì pepsin sẽ bị bất hoạt Tụy sẽ bài tiết các proenzym gồm có tripsinogen, chymotrypsinogen, procarboxypeptidase vào ruột non và các proenzym này được biến đổi thành dạng hoạt động.
Trypsinogen đươc hoạt hóa bởi enterokinase của ruột non thành trypsin.
Trypsin trở lại hoạt hóa trypsinogen, chymotrypsin, procarboxypeptidase thành các enzym hoạt động trypsin, chymotrypsin, carboxypeptidase
-COOH của các acid amin Trypsin thủy phân liên kết peptid của các acid amin kiềm
-COOH của các acid amin Chymotrypsin thủy phân liên kết peptid của các acid amin đầu C tận giải phóng acid amin tự do
-COOH của các acid amin Ruột non bài tiết aminopeptidase, thủy phân liên kết peptid của acid amin đầu N tận giải phóng acid amin tự do.
*Nguồn: Nguyễn Ngọc Trung Dung, Nguyễn Thanh Huy (2016), Giáo trình Hóa Sinh, Trường Đại Học Tây Đô, Cần Thơ, trang 83.
1.2.2 Sự thủy phân protein nội sinh Ở người trưởng thành, các protein nội sinh cũng đươc thoái hóa và tổng hợp mới với số lượng hằng định, quá trình này gọi là sự đổi mới protein Mỗi ngày, lượng protein đổi mới chiếm khoảng 1-COOH của các acid amin2% protein toàn phần Ở trẻ em trong thời kì phát triển, tỷ lệ protein đổi mới nhiều hơn so với người trưởng thành Phần lớn các protein đổi mới trong tế bào nơi chúng tồn tại
Protein huyết tương liên kết với các thụ thể đặc hiệu trên tế bào gan và trải qua quá trình thoái hóa Trong quá trình chuyển hóa protein, các enzym tiêu hóa protein (pepsin, trypsin, chymotrypsin) trong thức ăn không đóng vai trò trong quá trình đổi mới protein của cơ thể.
Sự đổi mới protein là sự thoái hóa protein thành peptid hoặc acid amin.
Phần lớn acid amin tạo ra được sử dụng để tổng hợp protein mới, một số thoái hóa thành sản phẩm để đào thải và bài tiết.
*Nguồn: Nguyễn Ngọc Trung Dung, Nguyễn Thanh Huy (2016), Giáo trình Hóa Sinh, Trường Đại Học Tây Đô, Cần Thơ, trang 83.
Do quá trình tiêu hóa trên, các acid amin tự do được hấp thu qua niêm mạc ruột non, theo cơ chế vận chuyển tích cực cần năng lượng, vào tĩnh mạch cửa tới gan, qua máu tới các tế bào và mô
*Nguồn: Nguyễn Ngọc Trung Dung, Nguyễn Thanh Huy (2016), Giáo trình Hóa Sinh, Trường Đại Học Tây Đô, Cần Thơ, trang 83.
THOÁI HÓA ACID AMIN
2.1 Thoái hóa Nitơ của các acid amin
-COOH của các acid aminTrong chuyển hoá acid amin ở mô bào động vật cũng như sinh vật khác, phản ứng chuyển amin giữ một vai trò quan trọng hàng đầu Nhờ đó mà thế giới thực vật và vi sinh vật có khả năng tạo nên các acid amin mới.
-COOH của các acid aminNhờ enzym transaminase ( còn gọi là amin ferase ), cũng có nhóm ghép là pyridoxal phosphat (vitamin B6).
-COOH của các acid aminTransaminase có nhiều ở cơ, gan, tim, thận, ruột,.… Đây là phản ứng thuận nghịch, trong cơ thể động vật chất cho amin thường là những Alacid amin cần khử amin, chất nhận thường là α-COOH của các acid amin cetoglutarat, trong trường hợp cần tổng hợp các acid amin thì chất cho amin thường là acid glutamic.
-COOH của các acid aminCó 2 cặp phản ứng chuyển amin thực hiện khá mạnh:
Trong số các acid amin, glutamat và aspartat có khả năng chuyển amin mạnh nhất Tất cả các acid amin đều tham gia phản ứng chuyển amin với mức độ khác nhau Tuy nhiên, có một số acid amin khó xảy ra phản ứng khử như lycin, threonin và ornithin.
*Nguồn: Nguyễn Văn Kiệm (2005), Hóa Sinh Động Vật, Trường Đại học
Nông Nghiệp Hà Nội, Hà Nội, trang 242-COOH của các acid amin244.
-COOH của các acid aminLà một quá trình quan trọng trong đó nhóm tách khỏi phân tử acid amin dưới dạng NH3.
-COOH của các acid aminPhản ứng này được tiến hành mạnh ở gan, vách ruột.
-COOH của các acid aminTrong mô bào động vật khử amin theo con đường oxy hoá dưới tác dụng của nhóm enzyme oxydase Đối với acid amin hàng D thì có coenzyme là FAD + , đối với acid amin hàng L thì coenzyme là FMN +
FMNH2 + O2 -COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin > H2O2 (peroxyt hydrogen) + FMN
FMNH2 không đưa cặp H + vào chuỗi hô hấp, nó đưa cho oxy nên gọi là enzyme Oxydase
H2O2 (peroxyt hydrogen) -COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin > H2O + O2
H2O2 là chất độc đối với cơ thể nên nó được catalase chuyển hoá thành nước và oxy phân tử.
Sự khử amin thuận nghịch của acid glutamic:
☆Sự khử amin thuận nghịch của acid glutamic:
Acid glutamic khử bởi enzym L-COOH của các acid aminglutamat dehydrogenase, nhờ coenzym là NAD + hoạt động mạnh nhất ở pH= 7,3 (phù hợp với pH của cơ thể)khử amin trực tiếp acid glutamic dễ dàng.
Khử gián tiếp: (phản ứng chuyển và khử amin) +Các acid amin có ezym hoạt động ở pH và coenzym FMN ( hay FAD) phải khử amin gián tiếp qua hệ thống chuyển amin.
+α-COOH của các acid amin cetoglutarat là chất trung gian hoạt động như một “ con thoi” vận chuyển nhóm amin
*Ý nghĩa của phản ứng thuận nghịch -COOH của các acid aminPhản ứng thuận: biến NH3 là chất độc với cơ thể thành sản phẩm có giá trị.
-COOH của các acid aminPhản ứng nghịch: giải quyết NH3 khi cơ thể bị trúng đọc kiềm( xảy ra chủ yếu ở giới thực vật và VSV).
-COOH của các acid amin là một nhóm acid cacboxylic, có tác dụng tạo nên tính acid của các acid amin Trong quá trình tổng hợp protein, nhóm -COOH của các acid amin tham gia vào phản ứng ngưng tụ với nhóm -NH2 của các acid amin khác, tạo thành liên kết peptid và hình thành chuỗi polypeptide.
-COOH của các acid aminNguyễn Văn Kiệm (2005), Hóa Sinh Động Vật, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, Hà Nội, trang 241-COOH của các acid amin242.
-COOH của các acid aminNguyễn Trung Kiên (2022), Hóa Sinh, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội, trang 187.
NH3 được gắn vào acid glutamic nhờ enzym glutamin synthethase, từ mô bào nó được chở tới gan và thận dưới dạng glutamin.
Axit amin glutamine chứa 1/5 nitơ phi protein trong máu, tồn tại dưới dạng -COOH, sau đó được vận chuyển đến gan, thận để tổng hợp các sản phẩm bài tiết.
-COOH của các acid aminAmiac là chất độc đối với tế bào, đặc biệt là tế bào thần kinh vì khi ứ đọng nó làm thay đổi pH của môi trường bào tương, gây trạng thái kiềm.
-COOH của các acid aminỞ gan và thận glutamin được sử dụng vào các mục đích sau:
Chuyển amin cho các cetoacid để tạo ra các acid amin mới
Chuyển amin để tạo các base purin, pirimidin.
Giải phóng NH3 để tổng hợp ure, quá trình này được thực hiện ở gan
Giải phóng NH3 để tạo các muối amon và bài tiết Quá trình này thực hiện ở thận
NH4 + + NaHCO3 -COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin-COOH của các acid amin > Na + + NH4 HCO3 Ở đây Na + được giải phóng ra khỏi muối của nó và được tế bào thận hấp thu trở lại nhường chỗ cho NH4 +
-COOH của các acid aminNguyễn Trung Kiên (2022), Hóa Sinh, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội, trang 188.
-COOH của các acid aminNguyễn Văn Kiệm (2005), Hóa Sinh Động Vật, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, Hà Nội, trang 249.
2.1.4 Chu trình tạo thành Urê (chu trình Ornitin)
Giai đoạn 1: NH3 tự do gắn với CO2 ( xúc tác của carbamyl phosphat synthase trong khoang ty thể) carbamyl phosphat
Giai đoạn 2: chuyển carbamyl phosphat tới ornithin citrrullin (nhờ ornithin carbamyl transferase ở ty thể)
Giai đoạn 3: ở gan citrulin + aspartat arginosuccinat với sự tham gia của ATP(cung cấp năng lượng) và Mg +
Giai đoạn 4: tại dịch bào của gan xảy ra sự phân ly arginosuccinat arginin và fumarat nhờ arginosuccinatlyase Ở chu trình Krebs, fumaratL-COOH của các acid aminmalatoxaloacetatasparat nhờ sự amin hóa hoặc chuyển amin.
Giai đoạn 5: ariginase xúc tác thủy phân arginin urê và ornithin (phản ứng xảy ra trong dịch bào).
NH3 + CO2 + 3ATP + 2H2O Urê + 2 ADP + AMP + 4Pvc
Ure hình thành ở gan được đưa ra máu và được bài tiết chủ yếu qua nước tiểu, chỳng chiếm khoảng ẵ nhúm nitơ phi protein, tỷ lệ này ở động vật ăn thịt cao hơn động vật ăn cỏ.Một phần ure được bài tiết qua mồ hôi, qua nước bọt. Ở người và ngựa ure bài tiết qua mồ hôi khá lớn Động vật nhai lại ure nước bọt có ý nghĩa lớn vì tới dạ cỏ nó được phân giải thành amiac, amiac lại được VSV dạ cỏ chuyển hoá thành acid amin và thành protein của bản thân tế bào VSV VSV lại là nguồn protein cho loài nhai lại, đây là chu trình chuyển hoá khép kín của nitơ ở loài nhai lại, nhờ vậy tiết kiệm được nguồn nitơ
-COOH của các acid aminNguyễn Trung Kiên (2022), Hóa Sinh, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội, trang 188-COOH của các acid amin189.
-COOH của các acid aminNguyễn Văn Kiệm (2005), Hóa Sinh Động Vật, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, Hà Nội, trang 249-COOH của các acid amin251.
-COOH của các acid aminNguyễn Ngọc Trung Dung, Nguyễn Thanh Huy (2016), Giáo trình Hóa
Sinh, Trường Đại Học Tây Đô, Cần Thơ, trang 85-COOH của các acid amin86.
2.2 Thoái hóa nhóm α-COOH của các acid aminCOOH của các acid amin
Phản ứng này thực hiện bởi hệ thống enzyme decarboxylase cũng có nhóm ghép là phospho piridoxal, enzyme này có tính đặc hiệu cho từng loại acid amin.
Quá trình khử carboxyl diễn ra ở tất cả các mô bào với cường độ biến đổi khác nhau
Các acid amin sau khi biến thành các amin tương ứng, trừ vài trường hợp còn nói chung đều có có hoạt tính sinh học cao, một số chất còn có hoạt lực dược học và có vai trò quan trọng đối với hoạt động sống của cơ thể
*Nguồn: Nguyễn Trung Kiên (2022), Hóa Sinh, Nhà xuất bản Y học, Hà
Nội, trang 189-COOH của các acid amin190.
TỔNG HỢP ACID AMIN
Định nghĩa: Tổng hợp amino acid (acid amin) là tập hợp các quá trình sinh hóa (con đường chuyển hóa) do đó nhiều loại acid amin được tạo ra từ các tiền chất khác nhau Cơ chất cho các quá trình này là các hợp chất khác nhau trong chế độ ăn uống hoặc dinh dưỡng của sinh vật.
Acid amin là thành phần cấu tạo của protein, vì vậy quá trình tổng hợp acid amin là cần thiết đối với mọi cơ thể sống.
Không phải tất cả các sinh vật đều có thể tổng hợp tất cả các amino acid. Động vật có xương sống không có khả năng tổng hợp 20 acid amin mà chỉ có thể tổng hợp được một số acid amin từ các sản phẩm chuyển hóa của glucid và lipid (acid amin không cần thiết) Các acid amin còn lại phải lấy từ thức ăn đưa vào cơ thể (acid amin cần thiết).
3.1.2 Một số loại acid amin
Bảng phân loại acid amin:
Acid amin cần thiết Acid amin không cần thiết
Lưu ý: Arginin và Histidin là 2 acid amin bán cần thiết, vì ở người là acid amin không cần thiết, ở chuột và động vật khác là acid amin cần thiết.
Cơ thể người tổng hợp được 10 loại acid amin không cần thiết từ các acid amin khác hoặc từ những sản phẩm thoái hóa của Glucid, Lipid:
Acid glutamic/Glutamat (C5H9O4N): tổng hợp nhờ phản ứng amin hóa cho α-COOH của các acid amincetoglutarat hay phản ứng thủy phân Glutamin dưới tác dụng của enzyme Glutaminase
Glutamin (C5H10N2O3): tổng hợp từ Glutamat và NH3 xúc tác bởi Glutamin synthetase
Alanin và Acid aspatic/Aspartat (C3H7NO2 và C4H7NO4): tổng hợp từ pyruvat và oxaloacetat nhờ phản ứng chuyển amin từ Glutamat
Asparagin (C4H8N2O3): tổng hợp từ Aspartat và NH3
Serin (C3H7NO3): tổng hợp từ 3-COOH của các acid aminphosphoglycerat
Glycin (C H NO ): có thể được tổng hợp từ nhiều đường khác₂H₅NO₂): có thể được tổng hợp từ nhiều đường khác ₅NO₂): có thể được tổng hợp từ nhiều đường khác ₂H₅NO₂): có thể được tổng hợp từ nhiều đường khác nhau (như từ cholin, serin…)
Prolin (C H NO ): tổng hợp từ Glutamat₅NO₂): có thể được tổng hợp từ nhiều đường khác ₉NO₂): tổng hợp từ Glutamat ₂H₅NO₂): có thể được tổng hợp từ nhiều đường khác
Cystein (C H NO S): có thể tổng hợp từ Methionin và Serin₃H₇NO₂S): có thể tổng hợp từ Methionin và Serin ₇NO₂S): có thể tổng hợp từ Methionin và Serin ₂H₅NO₂): có thể được tổng hợp từ nhiều đường khác
Tyrosin (C9H11NO3): tổng hợp từ Phenylalanin nhờ phản ứng Hydroxyl hóa
*Nguồn: Nguyễn Trung Kiên (2022), Hóa Sinh, Nhà xuất bản Y học, Hà
Nội, trang 190-COOH của các acid amin191.
3.2 Con đường tổng hợp acid amin
Acid amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-COOH của các acid aminNH2 ),hai là nhóm cacbocyl (-COOH của các acid aminCOOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hidro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của acid amin.
Quá trình tổng hợp acid amin là quá trình gắn nhóm amin vào khung carbon tương ứng tạo các acid amin tương ứng Từ khung carbon (các chất chuyển hóa trung gian) tổng hợp nên một số acid amin gọi là họ của acid amin: họ 3 phosphoglycerat, họ oxaloacetat và pyruvat, họ phosphoenol pyruvat, v.v
Khung cacbon dùng để tổng hợp acid amin lấy từ các chu trình Calvin, quá trình đường phân và chu trình Krebs thường là glyceraldehyde 3-COOH của các acid aminphophate (G3P), acid Pyruvic, al-COOH của các acid aminketoglutarate, oxaloacetate.
Là một loạt các phản ứng sinh hóa diễn ra bên trong stroma của lục lạp trong quá trình quang hợp.
Một số bước quan trọng trong chu trình Calvin tổng hợp nên khung carbon glyceraldehyde 3-COOH của các acid aminphosphate (G3P)
Bước 1 : CO2 kết hợp với ribulose 1,5 bisphosphate tạo nên 2 phân từ 3-COOH của các acid amin phosphoglycerate với enzyme xúc tác là diphosphoribulose carboxylase
Bước 2 : tạo 1,3-COOH của các acid amindiphosphoglycerate (phosphoryl hóa 3-COOH của các acid amin phosphoglycerate có sự tham gia của ATP và enzyme phosphoglycerate kinase
Bước 3 : tạo G3P ( sản phẩm ở bước 2 bị khử dưới sự tác dụng của enzyme triosphosphate dehydrogenase và có sự tham gia của NADPH)
Trong đó, 1 phân tử G3P được tách ra khỏi chu trình làm khung carbon tổng hợp đường, acid béo hoặc amino acids Các phản ứng tiếp theo chỉ là những biển đổi để tải tạo lại ribulose 1,5 -COOH của các acid amin bisphosphate đồng thời khép kín chu trình
*Nguồn: Tài liệu sinh tổng hợp Amino acid
Carboxyl groups (COOH) in amino acids play a crucial role in their chemical properties and biological functions The presence of COOH groups provides amino acids with an acidic character and allows them to participate in various chemical reactions, including peptide bond formation and enzymatic catalysis Moreover, the COOH groups contribute to the overall charge and solubility of amino acids, influencing their behavior in aqueous solutions and their interactions with other molecules.
3.2.2 Acid Pyruvic từ quá trình đường phân Đường phân xảy ra trong bào tương Kết thúc quá trình đường phân, phân tử glucose bị tách thành 2 phân tử acid piruvic Trong quá trình này, tế bào thu được 2 phân tử ATP và 2 phân tử NADH Thực ra, đường phân tạo được 4 phân tử ATP, nhưng do có 2 phân tử ATP được sử dụng để hoạt hóa glucose trong giai đoạn đầu của đường phân nên tế bào chỉ thu được 2 phân tử ATP.
Sơ đồ tóm tắt quá trình đường phân
Bước 1 : tạo glucose-COOH của các acid amin6-COOH của các acid aminphosphate (gần gộc phosphate vào glucose) Bước 2 : tạo fructose-COOH của các acid amin6-COOH của các acid aminphosphate ( chuyên đôi từ glucose-COOH của các acid amin6-COOH của các acid aminphosphate).
Bước 3 : tạo fructose -COOH của các acid amin 1,6-COOH của các acid aminbisphosphate (gắn 1 gốc phosphate vào fructose-COOH của các acid amin6-COOH của các acid amin phosphate)
Bước 4 + 5 : cắt mạch tạo 3 -COOH của các acid amin phosphoglyceraldehyde (tạo thành 3-COOH của các acid amin
PGAL hay glycerate 3-COOH của các acid aminphosphate G3P và đồng phân cấu tạo của nó chứa nhóm keto, đồng phân hóa keto thành aldehyde bằng enzyme phosphotriozisomerase)
Bước 6 : phosphoryl hóa 3 -COOH của các acid amin PGAL tạo cầu nối giàu năng lượng Bước 7 : tổng hợp ATP ( = cách phosphoryl hóa ở mức cơ chất )
Bước 8 : tạo 2 -COOH của các acid amin phosphoglyceraldehyde từ 3-COOH của các acid aminphosphoglyceraldehyde bồng enzyme phosphoglyceromurase
Bước 9 : tách nước từ 2 – phosphoglyceraldehyde
Bước 10: tạo ATP và acid pyruvic bằng phản ứng phosphoryl hóa ở mức cơ chất.
*Nguồn: Tài liệu sinh tổng hợp Amino acid Link: https://luanvan.net.vn/luan-COOH của các acid aminvan/sinh-COOH của các acid amintong-COOH của các acid aminhop-COOH của các acid aminamino-COOH của các acid aminacid-COOH của các acid amin38619/
3.2.3 Al-keto acid hoặc Oxaloacetate từ chu trình Krebs
Chu trình acid citric, còn gọi là chu trình acid tricarbocylic (hay chu trình ATC), chu trỡnh Krebs, hoặc chu trỡnh Szent-COOH của cỏc acid aminGyửrgyi-COOH của cỏc acid aminKrebs Nú cõn nguyờn liệu từ quá trình đường phân của glucose mà cụ thể là pyruvate
Thông qua chu trình này, glucose bị phân giải hoàn toàn đến CO2, H2O và giải phóng toàn bộ năng lượng ( một phân ở dạng hóa năng của ATP và một phân ở dạng nhiệt năng)
CHUYỂN HÓA CHUYÊN BIỆT CỦA MỘT SỐ ACID AMIN
4.1 Acid amin tạo đường và acid amin tạo ceton ( sinh đường hay sinh chất béo)
Acid amin tạo đường và ceton
Alanin Ariginin Aspartat Cystin Glutamat Glycin Histidin Hydroxyprolin Methionin Prolin Serin Threonin valin leucin Isoleucin
-COOH của các acid aminAmin amin tạo đường là acid amin có thể chuyển hoá thành pyruvat, α-COOH của các acid amin cetoglutarat succinyl-COOH của các acid aminCoA, furamat, oxaloacetat.
-COOH của các acid aminAcid amin tạo Ceton là acid amin có thể chuyển hoá thành aceto acetat.
-COOH của các acid aminMột vài acid amin vừa sinh đường vừa sinh ceton.
-COOH của các acid aminBộ khung cacbon của các acid min có thể đước sử dụng đê cung cấp năng lượng.Đầu tiên các acid amin biến đổi thành các hợp chất trung gian Sau đó từ các trung gian biến đổi thành glucid hoắc lipid hoặc là cả hai.
-COOH của các acid aminPhần lớn các acid amin là các acid amin sinh đường, chỉ có leucin là hoàn toàn sinh ceton Có 5 acid amin vừa sinh đường vừa sinh ceton là:
Isoleucin, Lysin, Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan.
-COOH của các acid aminCác acid amin sinh ceton biến đổi thành acetyl CoA hoặc acetoacetyl CoA.
-COOH của các acid aminCác acid amin sinh đường đều qua oxaloacetat để thành PEP và sau đó và sau đó thành glucose
*Nguồn: Nguyễn Trung Kiên (2022), Hóa Sinh, Nhà xuất bản Y học, Hà
Nội, trang 191-COOH của các acid amin192.
4.2 Glysin và Serin Ở gan serin biến đổi thành glysin.
Trong cơ thể: glysin bị khử amin oxy hoá bởi enzym glysin dehydrase cho acid glyoxylic và NH3 Sau đó acid glyoxylic bị oxy hoá để cho acid oxalic và khử CO2 thành acid formic.
Trong chuyển hoá, glysin tham gia các quá trình sinh tổng hợp liên quan đến acid mật ( acid glycocholic), creatinin, heme, base purin.
Serine rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở chỗ nó tham gia vào quá trình sinh tổng hợp của các purine và pyrimidine Nó cũng là tiền chất của một số amino acid bao gồm glycine và cysteine, và cả tryptophan nếu ở vi khuẩn Serine cũng là tiền chất của nhiều chất chuyển hóa khác, bao gồm sphingolipid và folate, nguồn cung cấp chính của các mảnh một-COOH của các acid amincarbon trong quá trình sinh tổng hợp.
Serine đóng một vai trò quan trọng trong chức năng xúc tác của nhiều enzyme Nó đã được chứng minh là có mặt ở các vị trí hoạt động của chymotrypsin, trypsin, và nhiều enzym khác.
Hydroxyprolin của collagen được tạo thành từ gốc Prolin trong phân tử collagen nhờ phản ứng hydroxyl hoá.
Hydroxyproline là thành phần chính của protein collagen ,bao gồm khoảng 13,5% collagen của động vật có vú Hydroxyproline và proline đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định collagen.
Histidine là một axit amin thiết yếu về mặt dinh dưỡng, được biết đến là một axit amin cấu thành nên các chất cần thiết, cũng như tham gia vào quá trình chuyển hóa của cơ thể.
Histidine là một trong chín axit amin thiết yếu mà con người phải nhận được từ chế độ ăn uống của họ và có mặt trong hầu hết các loại thực phẩm giàu protein như thịt, cá, ngũ cốc nguyên hạt, đậu,
Histidine được sử dụng để tạo ra chất dẫn truyền thần kinh quan trọng trong phản ứng miễn dịch, tiêu hóa, chức năng tình dục và chu kỳ giấc ngủ. Đặc biệt, Histidine còn có vai trò quan trọng để duy trì vỏ myelin, bảo vệ các tế bào thần kinh.
Sự phân giải histidin bằng sự khử amin hoá dưới tác dụng của histidase, sản phẩm cuối cùng là: NH3, CO2, H2O,
Tryptophan là một amino acid có công thức là C11H12N2O2, không có mùi và là một amino acid không thay thế được Tryptophan chứa dị vòng indol.
Trong hệ tiêu hoá tryptophan được tiêu hoá thành hai dị vòng là indol và xcatol.
Sự phân giải tryptophan bắt đầu bằng sự đứt vòng indol bằng cách oxy hoá xảy ra dưới tác dụng của tryptophan oxygenase nicotiamid ( vitamin PP), alanin, acid fomic, CO2, NH3.
Khi cơ thể thiếu acid nicotinic ( tức thiếu vitamin PP) sẽ bị bệnh Pellagre da sẽ sần sùi Do đó hàm lượng tryptophan trong thức ăn rất cần thiết.
Phenylalanin là một amino acid thiết yếu không phân cực do,có tính kỵ nước Là một trong 20 amino acid sinh protein được mã hoá bởi DNA.
Phenylalaline là tiền chất của tyrosin, dopamin, norepinephrin và sắc tố da metalin.
Phenylalanin được tìm thấy trong sữa của động vật có vú Nó được cho thêm vào thức ăn, đồ uống và thực phẩm bổ sung do nó có tính giảm đau và chống trầm cảm Nó là tiền chất của chất điều biến thần kinh (neuromodulator) phenylethylamin, một chất thường được cho vào thực phẩm bổ sung.
Tyrosin là một trong 20 amino acid tiêu chuẩn được sử dụng để tổng hợp protein Đây là một axit amin không thiết yếu do cơ thể có khả năng tổng hợp tyrosine từ axit amin là Phenylalanin Cơ thể cũng có thể tự tổng hơp tyrosine từ các loại thực phẩm như thịt, cá, trứng, sản phẩm từ sữa, đậu, các loại hạt, yến mạch, lúa mì …
Tyrosine có tác dụng làm tăng mức độ chất dẫn truyền tế bào thần kinh dopamine, adrenaline và noẻpinephrine giúp điều chỉnh tâm trạng, cải thiện trí nhớ, giúp tỉnh táo đầu óc và tăng khả năng tập trung.
Hyroxyl hoá phenylalanine và tyrosine: sự thiếu enzym phenylalanine acid amin trong thận bao gồm:cystin niệu và bệnh Hartnup) và phenylalanin không biến thành tyrosin do đó phenylalanin ứ lại và theo đường chuyển hoá phụ biến thành phenylpyruvat chất này bài tiết nhiều trong nước tiểu.
SINH TỔNG HỢP PROTEIN
Tổng hợp protein hay còn gọi là sự dịch mã (dịch mã di truyền từ mARN sang trật tự acid amin trong phân tử protein)
Sinh tổng hợp protein là một quá trình có vai trò quan trọng bậc nhất đối với đời sống sinh vật, vì thông qua đó các chất sống được hình thành (enzyme,kháng thể, hormone ) qua quá trình này ta hiểu được bản chất của di truyền,bản chất của loài giống, của quá trình tạo kháng thể, quá trình sinh trưởng,phát dục của động vật Đây là một trong ba nội dung chính của sinh học phân tử hiện đại (năng lượng sinh vật, trao đổi acid nucleic và sinh tổng hợp protein) Protein có tính đặc hiệu rất cao và tính đặc hiệu này được truyền lại cho các thế hệ sau (di truyền) nghĩa là tế bào con tổng hợp những tế bào có
5.2 Tổng quát quá trình sinh tổng hợp protein
Sinh tổng hợp có thể mô tả 2 quá trình: sao chép mã (phiên mã) và dịch mã
Quá trình phiên mã: là quá trình tổng hợp mARN trên khuôn mẫu ADN nhờ enzym ARN polymerase
Quá trình dịch mã : được hiểu là quá trình sinh tổng hợp protein Gồm 2 bước : -COOH của các acid amin Bước 1: hoạt hóa acid amin
Quá trình tổng hợp protein ở tế bào nhân sơ và nhân thật có sự khác biệt trong bước tổng hợp phân tử ARN Ở tế bào nhân sơ, mARN, rARN và tARN được tổng hợp ngay trong tế bào chất dựa trên khuôn là ADN Trong khi đó, ở tế bào nhân thật, các phân tử ARN được tổng hợp ở nhân dựa trên khuôn là một sợi ADN và phải trải qua quá trình biến đổi thành ARN tiền thân trước khi trở thành mARN, rARN và tARN Sau đó, chúng được chuyển ra bào tương để tham gia tổng hợp protein.
Protein được tổng hợp phải giống hệt protein đặc hiệu được mã hóa ở gen cấu trúc Vì vậy có 2 luồng: Luồng vật chất là các acid amin tự do và luồng thông tin (từ ADN chuyển qua mARN đến nơi tổng hợp protein) đảm bảo cho sự gắn các acid amin theo đúng số lượng và thứ tự nhất định của protein đặc hiệu.
*Nguồn: Nguyễn Ngọc Trung Dung, Nguyễn Thanh Huy (2016), Giáo trình Hóa Sinh, Trường Đại Học Tây Đô, Cần Thơ, trang 88.
Phiên mã là quá trình tổng hợp ARN dựa trên thông tin mã hóa từ mạch khuôn gen có bản chất là ADN Quá trình này tuân theo nguyên tắc bổ sung, nghĩa là trình tự các deoxiribonucleotit trên mạch khuôn gen được dịch mã thành trình tự các ribonucleotit của ARN.
Vì có nhiều loại ARN khác nhau (như mARN, tARN, rARN, snARN, tmARN v.v), nhưng chỉ có mARN (ARN thông tin) là bản phiên mã dùng làm khuôn để dịch mã di truyền thành trình tự các amino acid trong chuỗi pôlypeptit, từ đó tạo ra sản phẩm quan trọng nhất là prôtêin, nên theo nghĩa hẹp và thường dùng -COOH của các acid amin thì phiên mã là quá trình tổng hợp mARN.
5.3.2 Các bước chính của quá trình phiên mã
Ở tế bào nhân sơ (như vi khuẩn), quá trình phiên mã gồm 3 giai đoạn sau, khi đã qua giai đoạn chuẩn bị.
Chuẩn bị: Hệ enzym tháo xoắn ADN (Tôpôizômêraza và Hêlicaza) gỡ xoắn và tách ADN khuôn ở đoạn có gen cần phiên Sau đó phiên mã mới có thể tiến hành.
1 Khởi đầu – Enzim ARN-COOH của các acid aminpôlymeraza bám vào đoạn khởi đầu ở vùng điều hòa của gen, chọn mạch khuôn rồi bắt đầu trượt dọc theo mạch này theo chiều 3’-COOH của các acid amin 5’ để sẵn sàng tổng hợp ARN.
2 Kéo dài – ARN-COOH của các acid aminpôlymeraza vừa trượt dọc trên mạch khuôn gen theo chiều 3’-COOH của các acid amin 5’, vừa lắp các ribônuclêôtit tự do vào mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung, rồi sử dụng ATP để gắn các ribônuclêôtit vừa được lắp trên mạch khuôn với nhau bằng liên kết phôtphođieste, tạo nên chuỗi pôlyribônuclêôtit mới theo hướng 5’-COOH của các acid amin3’ Đoạn nào trên gen đã phiên mã xong đóng xoắn lại ngay Ở bước này, chuỗi pôlyribônuclêôtit được dài dần ra, nên được gọi là giai đoạn kéo dài, cũng là giai đoạn lâu nhất trong toàn bộ quá trình.
3 Kết thúc – Khi ARN-COOH của các acid aminpôlymeraza trượt tới tín hiệu kết thúc trên gen thì dừng phiên mã và tách khỏi gen, phân tử ARN vừa tạo thành được giải phóng, đồng thời đoạn gen bị tách "khép" lại rồi trở thành cấu trúc xoắn kép như trước.
Phiên mã ở sinh vật nhân thực và nhân sơ về cơ bản là giống nhau theo các giai đoạn vừa trình bày Những điểm khác nhau về phiên mã giữa nhân thực và nhân sơ rất nhiều, nhưng tóm tắt như sau:
+ Phiên mã ở nhân sơ nói chung, chỉ cần một loại enzym ARN-COOH của các acid amin pôlymeraza xúc tác, kể cả phiên ra mARN hay tARN hoặc rARN.
Nhưng ở nhân thực có nhiều loại enzim khác nhau cùng tham gia: mỗi loại ARN (mARN, tARN và rARN) khi phiên mã được xúc tác bởi một loại ARN-COOH của các acid aminpôlymeraza riêng.
Do cấu trúc tế bào nhân sơ không có màng nhân ngăn cách giữa nhân và tế bào chất, quá trình phiên mã mRNA diễn ra trong nhân ngay cả khi chưa hoàn tất vẫn có thể dịch mã tại ribosome trong tế bào chất Nhờ đó, phiên mã và dịch mã có thể diễn ra gần như đồng thời, cho phép tổng hợp protein ngay sau khi quá trình phiên mã kết thúc.
+ Ngay sau khi ARN được tạo thành xong, thì ở nhân sơ, ARN này được sử dụng ngay trong tế bào Nhưng ở nhân thực, thì chuỗi pôlyribônuclêôtit mới chỉ là phân tử ARN sơ khai, phải qua quá trình chế biến, thì mới tạo ra mARN trưởng thành, rồi mARN trưởng thành này đi qua lỗ trên màng nhân mà vào mạng lưới nội chất để làm khuôn dịch mã Trong quá trình này, chóp (mũ) 7-COOH của các acid aminmêtyl-COOH của các acid aminguanylat được gắn vào đầu 5' của ARN, thêm đuôi pôlyA vào đầu 3' của ARN Cắt bỏ intrôn (không mã), giữ lại êxôn (có mã) rồi nối liền các êxôn đã cắt với nhau theo đúng trình tự nó vốn có trên gen khuôn mẫu
-COOH của các acid aminNguyễn Văn Kiệm (2005), Hóa Sinh Động Vật, Trường Đại học NôngNghiệp Hà Nội, Hà Nội, trang 256-COOH của các acid amin261.
-COOH của các acid aminQuá trình phiên mã:
Link: https://vi.wikipedia.org/wiki/Phi%C3%AAn_m%C3%A3
Sự hoạt hóa acid amin xảy ra ở bào tương dưới tác dụng của enzym aminoacyltARN synthetase
Trước hết phản ứng tạo chất trung gian là aminoacyl adenylat gắn với trung tâm hoạt động của enzym Sau đó tạo phức hợp với aminoacyl-COOH của các acid amintARN.
Enzym aminoacyl tARN synthetase đặc hiệu với acid amin không cao lắm, nên có thể hoạt hóa đối với những acid amin tương tự nhau Nhưng những acid amin được hoạt hóa nhầm này không chuyển sang tARN tương ứng
Phản ứng có thể tóm tắt như sau:
5.5 Ba giai đoạn của sự tổng hợp protein ở ribosome
Có sự tham gia của các yếu tố:
TỔNG KẾT
Ở động vật muốn có quá trình sinh trưởng và phát dục bình thường thì phải có đầy đủ protein trong khẩu phần Đầy đủ protein phải hiểu trước hết là về mặt chất lượng có nghĩa là thành phần các acid amin trong protein Ở nhiều động vật nhất là động vật nông nghiệp và người khả năng tự tổng hợp một số acid amin bị hạn chế, nên những acid amin này bắt buộc phải được cung cấp theo khẩu phần Đối với đa số động vật những acid amin này là: Tre, Met, Val, Phe, His, Try, Lyz, Leu, Ileu
Rối loạn chuyển hóa protien bao gồm rối loạn tổng hợp protien trong tổ chức và rối loạn chuyển hóa protien huyết tương Có nhiều nguyên nhân dẫn tới tình trạng tăng giảm protien bất thường như đói, bệnh lý về gan, thiếu enzym,…
Rối loạn protien huyết tương:
Giảm lượng -COOH của acid amin có thể do giảm cung cấp như ăn uống thiếu chất, đói lâu ngày; kém hấp thụ do thiếu men phân giải protein trong hệ tiêu hóa, hoại tử một đoạn ruột,
-COOH của các acid amin Do tăng nhu cầu: giai đoạn hồi phục sau bệnh, sốt cao kéo dài, u bướu,
-COOH của các acid amin Do giảm tổng hợp: các bệnh ở gan như xơ gan,viêm gan,gan nhiễm mỡ,
-COOH của các acid amin Do tăng đào thải: tiêu chảy, nôn ói, xuất huyết, hội chứng thận hư
-COOH của các acid amin Cơ thể gầy, suy dinh dưỡng, giảm sức đề kháng, dễ bị viêm nhiễm, vết thương lâu lành,
+Thay đổi thành phần protien huyết tương :
-COOH của các acid amin Giảm albumin: gặp trong tất cả các trờng hợp giảm protien ở huyết tương hay toàn bộ cơ thể.
-COOH của các acid amin Tăng α-COOH của các acid aminglobulin: trong các trường hợp viêm cấp và mạn, các rối loạn chuyển hóa và bệnh lí tăng độ nhớt máu.rotid
-COOH của các acid amin Tăng β-COOH của các acid aminglobulin: là một thành phần của lipoprotein vận chuyển mỡ trong máu nên tăng trong các bệnh lí tăng mỡ máu.
-COOH của các acid amin Tăng ɣ-COOH của các acid aminglobulin: là kháng thể miễn dịch, tăng trong tình trạng nhiễm trùng.
-COOH của các acid amin Albumin có tác dụng duy trì độ nhớt của máu ở mức ổn định, nên khi giảm albumin sẽ dễ gây lắng máu, protien huyết tương dễ bị tủa và độ lắng máu tăng lên.
-COOH của các acid amin Rối loạn sinh tổng hợp protien:
+Rối loạn về gen cấu trúc:
Các rối loạn do gen cấu trúc là hậu quả của những sai sót trong quá trình sao chép thông tin di truyền, dẫn đến sự tổng hợp bất thường của protein Những protein bất thường này thường không có chức năng hoặc có chức năng kém, gây ra các vấn đề về chất lượng protein, dẫn đến các bệnh lý di truyền.
VD: Hồng cầu mang HbS có hình dạng hình lưỡi liềm khi bị thiếu oxy, do vậy chúng khó di chuyển qua các mao mạch nhỏ dễ dẫn tới thiếu máu cục bộ và dễ vỡ gây thiếu máu Dạng đồng hợp tử trong bệnh hồng cầu hình liều gây ra tình trạng bệnh nặng, thường gặp ở các nước châu Phi.
+ Rối loạn về gen điều hòa:
Các rối loạn do gen điều hòa chủ yếu ảnh hưởng đến số lượng protein.
Có khi nó làm tăng, giảm hoặc mất một loại protein nào đó trong cơ thể.
VD: Ở người bị bệnh hemoglobin F, do gen gamma không bị ức chế nên tiếp tục tạo hemoglobin F Hồng cầu mang hemoglobin F dễ vỡ dẫn tới thiếu
+Thiếu hụt men chuyển hóa:
-COOH của các acid amin Bệnh bạch tạng: do thiếu hụt men tyrosinase để tổng hợp sắc tố melanin.
-COOH của các acid amin Ứ đọng glycogen ở gan do thiếu men chuyển G6-COOH của các acid aminphosphate.
-COOH của các acid amin Bệnh phenylketo niệu do thiếu men chuyển phenyl alaninase.
+Các bệnh do rối loạn cấu trúc hemoglobin
Chuỗi hemoglobin S khác với hemoglobin A ở một điểm: amino axit thứ sáu của chuỗi protein quy định cấu trúc hemoglobin bị thay đổi từ glutamin thành valin Thay đổi này dẫn đến cấu trúc hemoglobin không ổn định, dễ bị phá vỡ Do cấu trúc bất thường này, hồng cầu chứa hemoglobin S có xu hướng mang nhiều CO2 hơn và kém hiệu quả hơn trong việc vận chuyển oxy.
-COOH của các acid amin Chuỗi hemoglobin C: cũng có sự thay thế amino acid thứ sáu từ glutamin thành lysin, làm hồng cầu có hình bia, dễ vỡ và thiếu O2.
